“彗星”1失事时,美国民航局针对飞机结构疲劳的适航要求,仅有1953年12月31日发布的民航法规CAR 4b.216c(3)章节补充文件中,针对加压舱负载的说明:“飞机结构需有足够的强度以承受差压负荷(pressure differential loads),此负荷等同于泄气阀门(relief valve)最大设定值乘以一考虑疲劳及应力集中效应之因子1.33,其它负荷可不考虑。”而当时对舱压结构的疲劳强度要求,亦仅需其静力强度可承受两倍(1.33x1.5=2.0)舱压负荷。
而美国空军至此时为止,仍未有任何正式的飞机结构疲劳强度需求,飞机结构设计只考虑静力强度,并以静力试验(Static Test)和安全系数(Safety Factor)的方法来降低设计过程中的负载、结构分析、材料强度变异、制造质量……等不确定性,导致1952到1958年间,陆续发生了F-89C(1952)、B-36(1952)、F-84(1953)、F-86(1955)、F-101(1958)……等战斗机的疲劳失事,但这些机型的结构疲劳问题,都经由快速失事调查及返厂结构修改而迅速获得解决。就在美国空军认为静力强度设计足以克服疲劳问题之时,在1957到1958年的多起B-47轰炸机失事,一举将它的飞机结构疲劳困境推到了最高峰。
B-47轰炸机事故
XB-47A原型机于1947年12月17日首飞,1950年完成1.5倍设计限制负载(Design Limit Load,飞机服役期间预期会遭遇到的最大负载)的静力试验,1952年9月到1954年3月完成飞行负载量测(Flight Load Survey)验证,美国空军于1951年根据静力试验结果批准量产并进入美国战略空军司令部(Strategic Air Command)服役。B-47是美国波音公司根据二战后获自德国的后掠翼高速飞行风洞吹试数据,开发出的当年首创的后掠翼喷气式轰炸机,由于B-47的设计仅考虑材料的静力强度,因此采用强度高但疲劳特性差的7178-T6铝合金。波音认为这架飞机会损坏的唯一原因为结构负荷超载(overload),因此B-47没有明确的设计寿命,只是美国空军预定会在1965年退役。
B-47是当时美国战略空军司令部的主力,全机队共2,711架。全新设计的B-47最大起飞重量102,494公斤,安装6台通用电气(General Electric)的J-47喷气式发动机,4台置于机翼内侧,2台靠近翼尖,单具发动机推力3,268公斤,搭配薄且后掠的机翼,使得实际性能比预期更佳,最高时速981公里,比当时大多数战斗机都快,战斗半径达4,800公里,因此专门承担对苏联进行核战略轰炸任务,重要性无可言喻。

美国空军B-47喷气式轰炸机在50年代发生多起空中解体事故
不过B-47的飞安纪录也是美国空军有史以来最惨烈的,在B-47机队的服役生涯中共有203架飞机坠毁,约占全机队总数量的十分之一,造成464人丧生。1957和1958年坠机达到最高峰:1957年24架飞机坠毁,63人丧生;1958年25架飞机坠毁,58人丧生。
1958年3月中旬到4月中旬这一个月期间,美国空军5架B-47连续失事。3月份3起:首先是在3月13日,佛罗里达州家园(Homestead)空军基地的一架B-47B起飞后三分钟,在4,500米高空解体,总飞行时数2,077小时30分钟;同一天在俄克拉何马州塔尔萨市(Tulsa)上空,一架TB-47B在7,000米高空处,因左机翼脱落而坠毁,总飞行时数2,418小时45分钟。接下来是3月21日,佛罗里达州埃文帕克(Avon Park)上空,一架B-47E在拉起机头爬升时空中解体,总飞行时数1,129小时30分钟。这3起失事事件中,美国空军认定1起为飞行操控造成的结构超载,另2件则与金属疲劳有关。
接着4月份又连续发生2起失事:4月10日在纽约州兰福德市(Langford)上空,一架B-47E于飞抵空中加油点前在4,000米高空处空中解体,总飞行时数1,265小时30分钟;4月15日,佛罗里达州麦克迪(McDill)空军基地,一架B-47E起飞后飞入暴风圈而空中解体,总飞行时数1,419小时20分钟。
美国空军在展开失事调查的同时,除立即检查全机队飞机是否有疲劳裂纹外,并限制B-47的飞行条件:最大指示空速(Indicated Airspeed)每小时570公里、最大飞行动作1.5g(重力加速度)、最大侧倾角(bank)30度、含副油箱重量在内,最大起飞重量84,000公斤、禁止低空及穿越扰流飞行。1958年5月29日开始配送各基地加强翼根结构强度的修理器材包,至1959年1月止共完成1,622架修复并解除飞行限制,不过在1958年后续的日子中,B-47又坠毁了22架。
美国空军为获知B-47的结构疲劳寿命,同时委请波音、道格拉斯(Douglas)、国家航空顾问委员会(National Advisory Committee for Aeronautics,NACA)三单位同步执行独立的全机疲劳试验,结果显示B-47的结构设计疲劳寿命确定为3,000飞行小时,如果进行结构修改则可望达 5,000飞行小时。1966年B-47退役,由B-52取代担任核战略轰炸任务。
失事调查结果显示,B-47的提前失事源自三大关键因素:全机总重增加、发动机推力增加、过多的低空飞行任务,换言之,飞机的实际负载已与设计负载差异太大。由于B-47是当时美国唯一可低空穿透苏联防空网投掷核弹的高速轰炸机,因此随着服役的年限渐长,被赋予的轰炸任务种类也逐渐增加,导致机内装备越来越多,全机重量也因此水涨船高。为了维持它的速度优势,发动机推力也随之提升增大,并加装火箭发动机协助飞机起飞,而它的轰炸动作也让机体承受极大的应力。B-47的典型轰炸飞行航线是一路低空以接近800公里的时速飞向目标,在距离轰炸目标约一分钟前爬升到1,000米的高度,抛出带有减速降落伞的炸弹后立即迅速大回转脱离目标区。在这些因素交互影响之下,机体结构承受的负载较设计负载超出太多,导致机翼经过一段飞行时数后,就因疲劳破坏造成飞机空中解体。
